高位截癱患者（左）通過腦智卓越中心等單位研發的腦機接口系統意念控制輪椅。本文圖片均為 中國科學院腦智卓越中心 供圖

腦機接口技術除了通往未來科幻想象之外，現階段或許更重要、更有價值的，是解決醫生和患者的真實需求。

依托腦機接口，一位因頸髓損傷而高位截癱的中年人，能夠憑借意念操控智能輪椅在小區遛彎，還可以指揮機器狗作為“身體延伸”取回外賣……這是近日中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心趙鄭拓、李雪團隊聯合復旦大學附屬華山醫院及相關企業，開展的第二例侵入式腦機接口臨床試驗的成果。

中國科學院腦科學與智能技術卓越創新中心李雪（左）、 趙鄭拓（中）和 馬天宇（右）。

在腦機接口技術試驗不斷向前邁進的同時，研究者正在不斷將更多的人文關懷和技術溫度融入到研究探索中。而對于患者來說，這是關于生命尊嚴和生活質量的曙光。

截癱患者：重新“觸摸”物理世界

2025年3月，研究團隊在華山醫院開展了首例受試患者的前瞻性臨床試驗。當時，一名四肢截肢的患者在接受腦機接口植入手術后經過3周訓練，能夠實現意念控制電腦光標，玩賽車、五子棋等游戲。

第二例臨床受試者則是一位高位截癱患者。2022年，一次不幸的摔倒造成脊髓損傷導致高位截癱，經過一年多的康復，情況始終未有改善，全身僅剩下頭頸部可以活動。2025年6月，他植入了腦智卓越中心和相關企業聯合開發的腦機接口系統，幾周后也取得了和首例患者同樣的進展。

高位截癱患者通過腦智卓越中心等單位研發的侵入式腦機接口系統參與線上數據標注工作。

但腦機接口的可能性不止于此，研究團隊也敏銳地捕捉到患者更深層的渴望。在與患者的交流中，研究組組長、研究員趙鄭拓聽到他提到“希望能夠有獨立生活的能力”“希望能為家里做更多事”。患者的訴求不僅僅是控制虛擬世界，更要重新“觸摸”和影響真實的物理世界，拓展自己被禁錮的生活邊界。

為此，技術團隊將應用場景從二維的電子屏幕，拓展至三維的物理外設。智能輪椅和機器狗成為了新的控制對象。這不僅需要解碼“向左”“向右”的簡單意圖，更需實現連續、穩定、低延遲的精準控制，以應對真實環境中復雜的路面狀況和交互任務。

高位截癱患者通過腦智卓越中心等單位研發的侵入式腦機接口系統意念控制機器狗。

如今，腦控智能輪椅和機器狗已經成為現實，患者說：“不用特意去想搖桿要往哪個方向擺，自然而然想往哪個方向就過去了。信號傳輸比較穩，也沒有太多延時。”與第一例患者主要專注于電子設備控制相比，第二例案例的突破性是全方位的：從二維到三維，從虛擬到物理，從基礎控制到生活融合。

2025年10月底，團隊第三例腦機接口患者的臨床試驗也已完成，患者在訓練過程中。目前，他已經能夠用意念下國際象棋、控制機械臂等。

研究團隊：攻堅突破多項硬核技術

患者從癱瘓狀態重建起自身的社會角色，意念控制從二維控制到三維交互，在這些跨越的背后，是研究團隊針對多項硬核技術的攻堅突破。

團隊所采用的超柔性神經電極技術及侵入式腦機接口系統方案，均占據世界領先地位。其電極技術保持多項世界紀錄，柔性最好、尺寸最小、密度最高、通道數最多，且無長期排異反應。其侵入式腦機接口系統為全球創傷最小，植入體尺寸僅是Nerualink的二分之一。

在關鍵支撐技術方面，首先是在信息提取的“源頭”進行了革新。團隊開發了高壓縮比、高保真的神經數據壓縮技術，并創新性地融合了“尖峰頻段功率”“相鄰脈沖間隔”與“尖峰脈沖計數”幾種數據壓縮方式。這套混合解碼模型，即便在神經信號相對嘈雜的環境中，也能高效提取有效信息，將腦控性能整體提升了15%-20%。

其次，團隊攻克了“跨天穩定性”這一臨床落地的大敵。家庭、社區等真實環境充滿聲、光、電磁等各類噪聲，患者自身的生理、心理狀態也會波動。團隊引入了“神經流形對齊技術”，其核心是從高維、多變的神經信號中，提取出代表核心意圖的、穩定的低維特征，確保了解碼器輸入端的魯棒性。

與此同時，團隊還顛覆了傳統的校準模式，研發了“在線重校準技術”。傳統系統需要患者定期停下來進行專項校準，而團隊研究的系統能在患者日常使用過程中，實時、無聲地微調解碼參數，使系統性能始終保持在高位，實現了“越用越順手”的體驗。

針對至關重要的“反應速度”，團隊通過自定義通信協議，將腦機接口系統從信號采集到指令下發至外設的端到端延遲，壓縮到了100毫秒以內，甚至低于人體自身的生理延遲（約200毫秒）。這使得患者的控制體驗極其流暢自然，意念與動作幾乎同步。

未來應用：直接向大腦寫入信息

腦智卓越中心研發的新一代的腦機接口產品，信號通道數已經增加到256個。不論硬件還是軟件，腦機接口技術都正在飛速發展。從當下的醫療應用著眼，人們勢必要展望未來技術的普及和對生產生活方式徹底的改寫與重構。

腦智卓越中心微納電子加工平臺加工侵入式腦機接口柔性電極。

腦機接口技術的發展大致有兩個方向，一是將大腦意念傳遞給外部設備進行控制，二是將外部信息寫入大腦。前者如今已有臨床試驗，主要面向截肢、癱瘓患者等，實現意念控制，下一步的目標是更復雜的指令輸出、更精準的控制以及更多設備的控制協同。后者則如構建人工聽覺，或是幫助失明患者重見世界，這由于信息復雜度高而極具挑戰，也將是接下來的研究重點。

從此次研究進展也可以窺見，當前中國腦機接口技術發展有一個關鍵錨點——價值導向。同為研究組組長的李雪研究員表示，三年前在開發第一代原型機時，團隊就開始構思如何幫助患者恢復工作能力。患者常提“為家人減負”“更獨立一點”，幫助他們解決實際問題，讓他們回歸社會，是技術開發真正的追求。

在應用探索中，研究團隊還與地方殘聯的“科技助殘”項目合作，讓這位具備腦控電腦能力的患者參與線上數據標注工作，例如核對自動售貨機AI識別的準確性。這份工作雖然看似簡單，卻也讓患者重塑了自信，讓其自我價值得到體現。

趙鄭拓透露，團隊在明年年初將開展語言解碼的相關研究，預計在2027年進入到臨床應用階段。除此之外，關于深度腦區的精細神經調控也在研究當中，可以用于針對帕金森等神經系統疾病和抑郁癥等精神類疾病的治療。

而如果縱觀腦機接口領域的未來發展，趙鄭拓認為，發展趨勢應當是從臨床醫療出發，逐步實現人機互聯，最終實現腦機融合。近五年時間，腦機接口會在醫療場景大規模應用，幫助運動障礙患者通過意念操控達到與正常人類似的水平。往后10-15年時間，通過腦機接口的控制或許能夠實現超過常人的高自由度，控制人形機器人等復雜外設，新一代的智能交互終端或將出現。而在腦機融合的未來，人腦智能和人工智能將能夠無間融合。

“以終為始”，趙鄭拓始終希望未來有一天，腦機接口能夠真正改變人類，對普通人的能力進行擴展。“想象20年后，我們不再需要外界終端去輸出信息，而是讓大腦直接進行控制；我們也不再需要屏幕、揚聲器等，而是可以直接向大腦寫入信息。”趙鄭拓相信隨著技術的不斷精進，設備載體不斷微型化，性能不斷提升，這一天終會到來，人們會獲得豐富度大大提升的人機交互體驗。

產業生態：AI、開放與人才

腦智卓越中心學術主任、中國科學院院士蒲慕明表示，腦機接口的進展和人工智能的進展幾乎是平行的，2025年都可以說取得了爆發式的進展。在“十五五”期間，兩者都依然會是重點領域。

在具體的技術路徑上，腦機接口（Brain-Machine Interface，縮寫為BMI）將與人工智能（AI）深入融合。趙鄭拓將腦機與AI的關系分為三個層次：首先是“AI for BMI”，即利用AI算法（如深度學習）來解碼復雜的神經信號，這是當前的基礎。其次是“BMI with AI”，即腦機接口作為人類高級意圖的發出端，與具備自主執行能力的AI體（如具身智能機器人）協同工作。第三層則是“融合”，未來腦機接口可能實現生物神經網絡與人工神經網絡在信息層面的深層耦合。人類對外設的控制，將不再是發送詳細的運動指令，而是像控制自己肢體一樣，通過神經活動模式的直接耦合來實現“無感操控”。這將使AI真正成為人類認知與能力的無縫延伸。

為此，研究團隊堅持“開放生態”戰略。向下游，與各類智能設備、應用平臺合作，豐富腦機接口的價值出口；向上游，與半導體、材料、通信等供應鏈企業協同，將消費電子領域的先進工藝引入腦機領域，提升系統性能；在臨床與科研端，腦智卓越中心與華山醫院建立上海市腦機接口臨床試驗與轉化重點實驗室，確保技術研發緊扣最前沿的臨床需求與科學發現。

在前沿技術的國際競爭格局中，中美在腦機接口領域走了不同的道路，而“開放生態”便是中國道路的突出特點之一。但蒲慕明也指出，腦機接口技術在國內的發展尚還未出現能夠轟動世界的獨特、創新的新途徑。“中國的腦機接口將來真正要發展，創新人才的培育非常重要。”

蒲慕明認為，目前國內腦機接口人才主要集中在科研單位，而在科研的各種評審體系里，這些年輕人才在沒有學術成果積累之前很難獲得經費支持。這不利于青年人才真正發揮自身的創新性，政府應當設立青年研究基金，讓優秀的小團隊更早被看到，讓有實力的青年科研人員早早得到支持，鉆研關鍵問題。

趙鄭拓和李雪兩位“90后”研究員，無疑已經是腦機接口領域突出的青年人才代表。李雪同樣表示，腦機接口是一個新興行業，人才是核心要素和重要支柱，希望能夠培養更多的人才，也希望不論是專業人才還是跨領域專家，能夠看到腦機接口領域的技術進展并選擇加入其中。

腦機接口發展的前路當然還有關鍵技術、倫理法規、成本控制等諸多關隘，但一次次的科研成果突破，正穩步推動技術從“生命的重建”走向“潛能的拓展”。在兼顧創新銳度與人文關懷的技術道路上，中國腦機接口的研發和產業化持續向前。